全 文 ：第1 卷 第 斗期
9 5 1 7年1 2 月
水 生 生 物 学 报
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大螺旋藻的形态观察和培养试验 *
何 汝 洪
(中国科学院南海海洋研究所 ,广州)
o b s e vr a t io n o n m o r p h o l o g y a n d e x p e r im e n t a l
e u l t u r e fO S p i r o l i n a m aj o r K u e t z
H e R u h o n g
( 5
0 “ 了入 C人in a s ` a l。 “ it “ t e of o c o a o ol 叩夕, A c a d 。二 i a S i n i c a , G “ a , 9 2人。 “ )
关键词 蛋白质 氨基酸
K e y w o r d
s p r o t e i n
横壁 大螺旋藻
a n l l n o
a e i d e r o s s w a l l S iP r“ il o a 。 绪 jo r
蓝藻一螺旋藻夕iP f iul 。刃作为大规模工业化培
养的对象 , 以其高的蛋白质含量和合理的氨基酸
组成 ,极大地吸引了国内外生物学工作者的注意 ,
他们对原产于非洲的钝顶螺旋藻 ( & lP at ,戚 ) 或墨西哥的极大螺旋藻 ( .s 二 iax 。 。 ) 进行了广泛的
研究“ 一 ` J。 笔者在我国广州珠江河畔一个小池塘
里发现采集了一种螺旋藻— 大螺旋藻 ( ￡加护“ il二
m可or 户川 , 进行了分离和单种培养。 利用正 交
试验法寻找适合它们生长的条件 , 对它们进行了
细胞超微结构的观察并分析了它们的蛋白质和氨
基酸含量 。
材 料 和 方 法
1
. 藻种采集与分离 用塑料桶在水塘表层采
样 ,带回实验室把原液倒入数个三角锥瓶 ,加人或
不加入营养元素 ,培养几天后 ,用毛细管吸取单株
藻丝 ,放到含有不同培养液的试管中 , 反复分离 ,
直到它能在某一培养液中存活下来 。
2
. 培养试验 利用正交表 IL . ( 4’ 只 2 , ) 进 行
培养试验 ,选择的变化因素和水平是 :
N a N O
3
( g ) N
a H e o 3( g ) K
:
H P O 一 ( g ) PH
0
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5 0 0
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5 0
。
7 9
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00
2
。
0 1 0
。
0 1
。
0 1 0
。
0 0
实验用的培养液 ,除 N a N o , 、 N a H e o , 、 K Z H P o .
取自不同的试验水平外 ,其它元素分别是 : aC 1C 2
0
.
0 1 克 、 M g s o ` 0 . 1 克、 Na C I 0 . 5 克 、 F e C ` H s o :
0
.
0 3克 、 A s 、 B ` 各 z 毫升 、 自来水 l 升 。 用 2 5 0
毫升的三角锥瓶作容器 ,在室温条件 ( 25 一 32 ℃ )
下 , 每个试验号做两瓶 ,每天摇动数次和用 H CI 或
N a o H 调节藻液的 p H 到起始试验值 , 并同时用
7 2 型分光光度计(波长 5 6 0n m )测定其光密度 , 用
光密度增值来反映它的生长量 。
* 本文经由吴伯堂先生审阅并提供宝贵意见 , 中山
大学测试中心张志宇老师在电镜制 片工作 中给
予指导帮助 , 广东省昆虫研究所帮助分析样品的
氨基酸成份 , 特此致谢。
19 5 7 年 2 月 19 日收到 。
378 水 生 生 物 学 报 1 1卷
3
.超薄切片制备 把螺旋藻 液高速 离心 沉
淀 , 用戊二醛和饿酸双重固定 ,清洗 。 用醋酸双氧
铀染色 , 水洗 。 然后用各级酒精和丙酮脱水 , 包
埋 ,切片 ,再用醋酸双氧铀和柠檬酸铅双染色 , 置
于电镜下观察 。
4
. 成份测定 ①粗蛋白测定 : 用微量凯氏法
测定样品的含氮量 , 以 6 . 25 的换算因子将氮量换
算成蛋白质量 ;②氨基酸测定 : 样品经水解后 , 用
氨基酸分析仪测定 。
结 果 和 讨 论
1
. 大螺旋藻的形态观察
大螺旋藻在培养和天然条件下 , 其丝体的形
态有一定的差别。 在培养条件下 , 丝体形态主要
为规则或不规则的螺旋弯曲 , 有从螺旋弯曲到直
的丝体类型和完全直的丝体 , 螺旋数目一般 2一4
个 ,偶有 2 0 个以上 。 在天然条件下 , 丝体的螺旋
多为 1一 2 个 ,皆为规则与不规则的螺旋 , 不存在
直的丝体形状 。 因此 ,在对螺旋藻的分类中 ,应注
意到它们的藻丝形态与生态环境的关系 。
在电镜下 , 大螺旋藻的细胞结构类似于蓝藻
和钝顶螺旋藻的细胞结构 , 「心 ,” 值得注意的是它
图 1 大螺旋藻的细胞横壁和颗检
F i g
.
1 C r o s s w a l l a n d g r a n u l e s o f 5
.
形 a拍 r 又 10 0 0 0 0
T a b
.
表 1 大螺旋藻试验安排 、 结果和计算
E x P e r i m e n t a l a r r a n g e m e n t
, r e s u l t a n d e a l e u l a t i o n o f 5
. 切 a j o 犷
跳 列号 s e r i e : N 。 . 生长量 (光密度增值o 几 `。 ) e r o w t h
试验 1( N ) 2 ( C ) 3( K
一
P ) 4 ( P H )
, (光 ) L ` g“ ` ( ,X ) }q
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2
…叮J只O奇户`、矛了护`,止,`守」
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4
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2
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7 5
6
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5 2
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1
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6 4
16
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2 3
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18
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门`0. .工J,Q了IJ工乡1
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lit/O八汽臼了
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* 表示同一试验号中两个三角锥瓶中藻液的生长量
4 期 何汝洪 : 大螺旋藻的形态观察和培养试验3 79
伽 =一 0. 8 1c r. 0 =9 气
一 P二 一. 0 2 6
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7
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图 2
T h r e e f a e t o r s
2
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、 碳 、 钾 、 磷三个因素与大螺旋藻生长量的关系
C , K
一
P ) i
n r e l a t i o n t o t h e g r o w th q u a n t it y o f 5
. 二 a沁
]
’
P” = 0· 9 7 气= 宝
18
1了
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扮一1-司n。石沐。óO咽琳州
2 .0 0 .8 0 .9 o .lQ 。 班 邵 q 一 20 0 光 地h t
图 3 声 、 光照二因素与大螺旋藻生长量的关系
F i g
.
3 T w o f a e t o r s (哪 , il g ht ) 10 r e l at i o n t o t h o g r o w t h q u a n t it y 。 f 5 . 二 a ior .
的丝体细胞具有明显的横壁和细 胞收猛 (图 1 ) ,
因此 , 仅从光学显微镜下观察细胞横壁是否存在 ,
认为节螺藻属 (价`加“ 杯“ s血· ) 和螺旋藻属是
两个不同属 , 认为钝顶螺 旋 藻是 钝顶 节 螺 藻
(价访 f “ irP a 户l口t ` “ 矛J川 是不合理的 。 实际上 , 它
们的细胞都具有明显的横壁 , 应该是同一个属的
种类 。
.2 正交试验结果分析
表 1 系大螺旋藻经过 7 天培养后的生长量
(光密度增值 ) 。
根据表 1数据 , 作出各因素水平与生长量的
关系图 (图 2 , 3 )并计算出生长量与因素水平的相
关系数 犷 N 、 r ` 、 , K 一 P 、 , p。 和气
由图 2 、 图 3看到 ,在本试验范围内 , 大螺旋
藻的最佳生长条件是 : 氮 1 . 0 克 /升 、 碳 1 0 . 。克 /
升 、 钾一磷 。 . 5 克 /升 、 p H 10 . 0 , 光照是 1。。。一
3 0 01
` . 碳 、 PH 和光照与大螺旋藻的生长量成
正的线性关系 ( r 。 ~ 0 . 9 9 , r p 。 ~ 0 . 9 7 , 伙` l ) ,
而氮 、 钾一磷与生 长 量 成非 线性关系 (佃 二
一 0 . 1 5 , ,二、 , 一 0 . 6 2 ) .
通过方差分析 , 我们可以成立如下的方差分
析表 (表 2 )
表 2
T a b
。
2
大妞旋旅生长 t 的方差分析
v a ir a n c e a n a l y山 f o r t h e g r o w t h
q u a n t it y o f 5
. 二 a沁
方差来源
V a r i a n c e
平方和
S q u a r e
自由度
D e g r e e
S O U r C e
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均方
M
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显著性
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C a n C e
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光 L i g h t】0 . 2 0 9 6 3
0
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误差
五订 o r 0
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2 2 6 8 5 1 6 !0
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3 0 8水 生 生 物 学 报 1 1卷
农 3大姗旋蕊在不同试验号下的生长比较
T a b
.
3份 o w t h e o m P a r i s o n o f5 .娜 a沁 u n d e r d i f f e r e n t e x P e r i m e n t N o.
一
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0
。
39 0
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0
。
3 0 7
。
5 5 0
。
75
查 F表 , 几 . 。 , ( 3 . 1 6 ) 二 5 . 2 9 , 凡 . 0 1 ( r . i 6 )二
8
.
5 3 ,因此 ,碳 、 钾一磷 、 PH 和光照对大螺旋藻的
生长影响是显著的 , 其中碳 、 p H 和光特别显著 ,
标以“ * *, ,钾一磷次之 ,标以 ,’* ” , 而氮的影响不显
著 。
从试验安排中可见氮 、 碳 、 钾一磷 、 p H 和光的
最佳水平组合并没有包括在已做的 16 个 试验 号
中 , 因此 , 下面再进一步做验证试验。 取已做的
16 个试验中最好的第 6 试验号配方与结果分析
得出的最佳组合配方 (称 17 号 )作比较培养。
从表 3可见 ,在 1周生长期中 ,两者的生长速
度差别不大 。 综上所述 : 大螺旋藻的生长需要一
定的碳源和较高的 p H 值 。 碳 、 p H 和光对它的生
长影响最为强烈 , 这个特性与钝顶螺旋藻和极大
螺旋藻的生长特性是一致的 ,但后两者对碳 、氮的
需求量比前者高 ,并且在本试验中 , 用柠檬酸铁取
代一般螺旋藻配方中的无机态铁和 E D T A , 从而
节省了昂贵的 E D T A 药品费用 。
3
. 成份结果分析 大螺旋藻的藻粉颜色呈墨
绿色 ,近似亮黑色 , 它的蛋白质含量为 ” 一 65 肠 ,
并有合理的氨基酸组成 ,具有 7 种必需氨基酸 (色
氨酸未测 )和 10 种非必需氨基酸 、 氨基酸总量是
干物质的 4 9 . 12 肠 , 与印度生产的钝顶螺旋藻和
墨西哥生产的极大螺旋藻的蛋白质和氨基酸含量
比较 ,它的总蛋白质含量比钝顶螺旋藻 ( 5 8 . 5% )
高 , 多数种类的氨基酸含量亦比钝顶螺旋 藻 高 ,
但比极大螺旋藻的总蛋 白含 量 ( 6 0 . 0一 7 1 . 0% )
和总氨基酸含量 ( 5 8 . 94 一 7 0 . 7% )要低 。并且大螺
旋藻与其它绿藻相比 , 其氨基酸组成模式十分平
衡合理 ,许多氨基酸含量符合 F A o/ w H O 的模式 ,
高于许多其他绿藻类 。 仁3 ,因此 ,大螺旋藻与其它螺
旋藻一样 ,是一种有较高营养价值的蛋白质资源 。
参 考 文 献
f l ]
[ 2 ]
[ 3 ]
[ 峥 ]
[ 5 ]
〔 6 〕
朱婉嘉 , 1 , 6` 。 广州康乐地区主要浮游藻类的研究。 中山大学学报 , :1 7 9一 1 01 。
胡鸿钧 、 李尧英 、 魏印心等 , 1 , 8。。 中国淡水藻类 。 , 7一 6 2。 上海科学技术出版社。
D u r a n d
一伪 a s t o l , H . , 1 9吕0 . p r o d u ` r i o n a n d u s e o f 占户分即2助 10 M e x i e o . A lg a 。 bi帅 a s s e - p r o d u e t i o n a n d u s e ,
5 1一6 4 , A m s te d am ·
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n E yk e l e n b u r g
,
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, 19 77
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o n 之h e m o r hP o l喀 y a n d u l t r a s t : u e tur e o f t h气 c e l l w a l l o f SP i r u艺i : a 户l a : 。 二 : i , .
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T b e 习 t r a s t r u e t u r e o f sP i r “ 11 , a P l a , e , 5 15 i n r e l a t i o n r o : e m P e r a t u r e a n d l ig h t
i n t e n s i t了. A解。 月介 阅 n 乙口。 : ` , e , 儿。 。灸, 4 5( 3 ) : 3 6 9一3 9 0 .
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份 a x f仍 a , a b lue 一g r 代 n , 19砚 , g r o w n o n t h e 艳f f iu e n t o f d i f f e r e n t f e r m e n t e d a n i m a l aw s t e . B u l l . 石” 夕 i r o n m .
C 。 ” r a ,
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, 27 { 2 ) : 1弓l一 1 5 9 .